含非平凡析构成员的联合体能否拥有constexpr析构？编译器差异及方案问询

问题说明 #

当联合体包含拥有非平凡析构函数的成员时，能否为该联合体声明constexpr析构函数？以下示例代码在GCC中可编译通过，但Clang拒绝编译：

struct Foo {
    int x, y;
    ~Foo() {} // 非平凡析构函数
};

union U {
    char dummy;
    Foo f;

    constexpr ~U() {} // 尝试声明constexpr析构函数
};

consteval void bar() {
    U u{}; // 在consteval函数中创建U对象
}

Clang的报错信息如下：

<source>:10:15: error: destructor cannot be declared constexpr because data member 'f' does not have a constexpr destructor
    constexpr ~U() {}
              ^
<source>:8:9: note: data member 'f' declared here
    Foo f;
    ^
<source>:13:16: error: consteval function never produces a constant expression [-Winvalid-constexpr]
consteval void bar() {
               ^
<source>:14:8: note: non-literal type 'U' cannot be used in a constant expression
    U u{};
       ^

标准符合性判断 #

Clang的处理符合C标准。根据C标准对constexpr析构函数的要求：类的所有非静态数据成员的析构函数必须是constexpr析构函数（或平凡析构函数，平凡析构默认满足constexpr要求）。此处Foo的析构函数是非平凡且非constexpr的，因此联合体U不能声明constexpr析构函数。GCC的处理属于放宽了标准约束，不符合规范。

修改方案 #

要在保留Foo非平凡析构函数的前提下，让bar函数中U u{}的定义合法，可采用以下两种方式：

方式1：将Foo的析构函数改为constexpr（允许微调Foo） #

非平凡析构函数也可以是constexpr的，修改Foo的析构函数后，U的constexpr析构函数即可满足标准要求：

struct Foo {
    int x, y;
    constexpr ~Foo() {} // 非平凡但constexpr的析构函数
};

union U {
    char dummy;
    Foo f;

    constexpr ~U() {}
};

consteval void bar() {
    U u{};
    [[maybe_unused]] auto addr = &u.f.y; // 合法获取地址
}

方式2：不声明U的constexpr析构，改用编译期偏移量计算（严格不修改Foo） #

若完全不能修改Foo，可通过offsetof宏直接计算Foo::y的偏移量，无需在consteval中创建U对象并访问成员：

#include <cstddef>

struct Foo {
    int x, y;
    ~Foo() {}
};

union U {
    char dummy;
    Foo f;
};

consteval ptrdiff_t get_y_offset() {
    return offsetof(Foo, y); // 编译期计算偏移量，等效于&u.f.y - &u
}

若必须创建U对象并直接获取u.f.y的地址，目前在严格遵循C++标准的前提下无法实现——因为U无法成为字面量类型（析构函数无法满足constexpr或平凡的要求），而consteval函数中只能使用字面量类型的变量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者geza